Question

【題目】某化學興趣探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含Cu（70%）、Al（25%）、Fe（4%）及少量Au等金屬的混合物，并設計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的流程：
已知：Fe3+、Al3+、Cu2+開始沉淀至沉淀完全的pH范圍分別為：2.2～3.2、4.1～5.0、5.3～6.6．
（1）得到濾渣1的主要成分為 ．
（2）操作Ⅰ包含的實驗步驟有：、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；過濾操作所用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和 ．
（3）操作Ⅰ中常用無水乙醇對晶體進行洗滌，選用無水乙醇的原因是 ．
（4）第②步加H2O2后發生反應的離子方程式為 ．
（5）取上述硫酸鋁晶體進行熱重分析，其熱分解主要分為三個階段：323K～523K，553K～687K，當溫度在1 043K以上不再失重，下表列出了不同溫度下的失重率：[硫酸鋁晶體化學式為Al2（SO4）318H2O，相對分子質量為666]
已知：失重%= ×100%．

	溫度（K）	失重（%）
第一階段	323～523	40.54
第二階段	553～687	48.65
第三階段	1 043以上	84.68

通過計算確定（寫出計算過程）：
①失重第一階段分解產物的化學式；
②失重第二階段反應的反應化學方程式．

Answer 1

【答案】
（1）Au
（2）蒸發濃縮；漏斗
（3）減少晶體的溶解，便于干燥
（4）2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
（5）設所取硫酸鋁晶體為1 mol，則硫酸鋁晶體的質量為666 g，

①在第一階段：

加熱后失去結晶水的質量是：m（H2O）=40.54%×666 g=270 g，

失去結晶水的物質的量是：n（H2O）=270 g÷18 gmol﹣1=15 mol，

則在第一階段失重產物中：n[Al2（SO4）3]：n（H2O）=1 mol：（18mol﹣15 mol）=1：3，

所以此時得到的晶體的化學式是：Al2（SO4）33H2O，

答：失重第一階段分解產物的化學式為Al2（SO4）33H2O；

②在第二階段：

加熱后失去的水的質量是：m（H2O）=666 g×（48.65%﹣40.54%）=54g

失去結晶水的物質的量是：n（H2O）=54 g÷18 gmol﹣1=3 mol，

則在第二階段失重產物中結晶水完全失去，得到的固體物質是：Al2（SO4）3，

所以第二階段反應的化學方程式為：Al2（SO4）33H2O Al2（SO4）3+3H2O，

答：失重第二階段反應的反應化學方程式為Al2（SO4）33H2O Al2（SO4）3+3H2O．

【解析】解：Cu、Fe、Al、Au的混合物中加入硫酸和濃硝酸的混合物溶解，可以得到濾液1為鐵鹽、鋁鹽、銅鹽溶液，濾渣1為Au，向濾液1中加入雙氧水和氫氧化鈉，加H2O2的作用是把Fe2+氧化為Fe3+ ， 結合沉淀的pH可知，調節pH為＜4，過濾分離出氫氧化鐵，再調節pH為5左右，過濾得濾液2為硫酸銅溶液，濾渣2為Al（OH）3 ， 加硫酸溶解后結晶得到晶體，（1）在金屬混合物與酸的反應中，硝酸充當氧化劑，根據上面的分析可知濾渣1為Au，所以答案是：Au；（2）操作I為蒸發、濃縮、冷卻結晶，過濾操作所用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗，所以答案是：蒸發濃縮；漏斗；（3）離子不溶于乙醇，則選用無水乙醇的原因是減少晶體的溶解，便于干燥，所以答案是：減少晶體的溶解，便于干燥；（4）第②步加H2O2是為了將Fe2+氧化為Fe3+ ， 離子反應為2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O，所以答案是：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O；